커널(Kernel)이란 무엇일까? (개념, 이중 모드, 쉘의 역할)

커널(Kernel)은 컴퓨터 운영체제의 핵심 부분으로,

하드웨어 자원을 관리하고 응용 프로그램과 하드웨어 사이의 인터페이스 역할을 수행합니다.

이는 응용 프로그램이 시스템 호출을 통해 하드웨어 자원을 안전하게 요청하고 사용할 수 있게 도와줍니다.

 

다시 한번 설명하면,

커널 (Kernel)은 알맹이, 핵심 이란 뜻입니다.

즉 운영체제의 핵심으로

컴퓨터 자원을 관리하는 역할을 수행합니다.

커널은 하드웨어와 응용 프로그램 사이에서

인터페이스를 제공하여 응용 프로그램이

하드웨어에서부터 오는 자원을 관리하고

사용할 수 있게 해 줍니다.

 

소프트웨어로부터 요청 (System Call)을

컴퓨터에 있는 하드웨어(CPU, 메모리, 모니터)가

처리할 수 있도록 요청을 변환하는 역할을 합니다

 

커널을 도시의 전력 관리 시스템으로 생각해 보세요.

도시에서 전기는 각 가정과 회사에 필수적인 자원입니다.

전력 관리 시스템은 필요한 곳에 전기를 공급하고,

공급이 안전하게 이루어지도록 관리합니다.

마찬가지로 커널은 컴퓨터의 하드웨어 자원(전력)을

필요한 소프트웨어(가정, 회사)에 안전하고 효율적으로 분배합니다.

 

아래에서 하나씩 풀어서 설명해 드리도록 하겠습니다.

 

커널은 어디에 있는 건가요?

컴퓨터는 하드웨어(예: 키보드, 모니터, CPU)와 소프트웨어로 구분됩니다.

소프트웨어는 운영체제(예: Linux, MacOS, Windows)와

그 위에 설치되는 응용 프로그램(예: Excel, Chrome)으로 나뉩니다.

운영체제 안에서 커널은 시스템 프로그램과 함께 존재하며,

컴퓨터의 자원을 관리하는 중요한 역할을 합니다.

 

커널을 대형 쇼핑몰의 관리실로 생각할 수 있습니다.

쇼핑몰 안에는 다양한 상점이 있고,

이 상점들이 고객에게 서비스를 제공합니다.

관리실은 상점들이 필요로 하는 자원을 조정하고 배분하는 역할을 합니다.

이와 유사하게,

커널은 운영체제 내에서 소프트웨어가 하드웨어 자원을 효과적으로 사용할 수 있도록 관리합니다.

 

운영체제는 커널(Kernel)과

시스템 프로그램으로 구분됩니다.

즉 커널은 컴퓨터 안에 운영체제에 속해 있는

컴퓨터의 자원을 관리해 주는 아주 중요한 부분

왜 커널이 필요한가요?

응용 프로그램이 하드웨어 자원을 직접 조작하면 자원 관리가 무질서해지고

시스템에 큰 영향을 미칠 수 있습니다.

따라서 운영체제는 응용 프로그램이 자원에 접근할 때

자신을 통해서만 접근하도록 제한하여 자원을 보호합니다.

이 과정에서 커널이 중심적인 역할을 합니다.

 

상황을 교통 체계에 비유해 볼 수 있습니다.

도로에서 차량(응용 프로그램)이 자유롭게 움직이면

교통 혼잡이 일어나고 사고가 발생할 수 있습니다.

교통경찰(커널)은 차량이 규칙을 준수하며 움직일 수 있도록 도로 사용을 조정합니다.

이로 인해 도로의 효율과 안전이 보장됩니다.

 

이중 모드: 사용자 모드와 커널 모드

대부분의 운영체제는 이중 모드를 사용하여 운영됩니다.

사용자 모드에서는 제한된 접근 권한으로 응용 프로그램이 실행되고,

커널 모드에서는 운영체제가 전체 시스템 자원에 접근할 수 있습니다.

예를 들어, 하드 디스크에 데이터를 저장하려는 응용 프로그램은

시스템 호출을 통해 커널 모드로 전환하여 이 작업을 수행하고,

다시 사용자 모드로 복귀합니다.

 

이중 모드를 학교에서의 교실과 교장실로 비유할 수 있습니다.

학생들(응용 프로그램)은 교실에서 일정한 규칙 내에서 활동합니다(사용자 모드),

반면 교장실(커널 모드)은 학교 전체를 관리하고 교육적 의사결정을 내릴 수 있는 전권을 가집니다.

이중 모드는 시스템의 안정성과 보안을 유지하기 위해 필수적입니다.

 

이중모드에 대해 자세히 알고 싶으신 분은 아래 글을 읽어 주세요

(작성 중)

쉘과의 관계

커널은 사용자와 직접 소통하지 않으므로,

사용자는 쉘을 통해 커널에게 명령을 내릴 수 있습니다.

쉘은 사용자로부터 명령을 받아 커널에 전달하고,

커널의 작업 결과를 사용자에게 돌려줍니다.

 

쉘이란 무엇일까요? 아래 글을 참조해주세요

https://jdcyber.tistory.com/72

쉘이란? Shell 기본 개념 이해하기

 

쉘을 컴퓨터 프로그램과 하드웨어 사이의 통역사로 생각해 보세요.

외국에서 통역사 없이 의사소통을 하려면 어렵겠지만,

통역사가 있다면 소통이 수월해집니다.

마찬가지로 사용자(외국인)는 쉘(통역사)을 통해 커널(현지인)에게 명령을 전달하고,

결과를 이해할 수 있도록 도움을 받습니다.

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커널은 운영체제의 핵심 부분으로서

컴퓨터의 기능과 성능에 지대한 영향을 미칩니다.

사용자와 하드웨어 사이에서 중요한 역할을 수행하며,

컴퓨터의 자원을 효율적으로 관리하고 보호하는 데 필수적입니다.

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